湖泊沉积物中污染有机质及碳酸盐的δ13C影响因素分析

摘要：本文以松嫩平原湖泊表层沉积为研究对象。通过对沉积物有机质正构烷烃组分的分析,了解湖泊中有机质的来源和沉积环境。结合湖泊水介质和沉积物特征,综合分析了沉积物有机质和碳酸盐碳同位素组成的影响因素。结果显示出湖泊沉积物中不同有机质类型对碳同位素组成有较大的作用,生物有机质的大量输入使碳酸盐的碳同位素组成明显偏轻,而石油类污染的输入对应于碳酸盐中的碳同位素组成稍偏重。     

铀矿地质样品的稳定同位素组成测试方法

介绍了铀矿地质进行稳定同位素组成分析时,所需样品的种类和用量,以及测定C、H、O、S、N、Si同位素组成的离线方法和连续流(在线)方法。利用稳定同位素组成研究岩石、矿物成因及物质来源时,样品应选择无后期改造的适量矿物或岩石。利用矿物对研究成岩、成矿温度时,样品要选择同一时代的共生矿物对,样品新鲜且无后期改造。离线方法分析的同位素组成测试种类包括:不含氧矿物包裹体中水、硅酸盐、氧化物、硫酸盐中氧、硫化物及硫酸盐、全岩中硫,碳酸盐矿物中碳、氧,不含碳的矿物包裹体中碳,硅酸盐或含硅矿物中硅。在线方法分析的同位素组成测试种类包括:石英包裹体中氢,水的氢、氧,碳酸盐及碳酸盐胶结物中碳、氧,溶解无机碳中碳,有机质中碳、氮,水中硝酸盐氮,烃类样品中碳、氢。     

碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置研制

介绍一种碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置。实验证明,该装置具有真空度好、使用方便、无污染、制样效率高、成本低的优点,所生成的二氧化碳具有高纯、分析结果准确、可靠等特点,完全能满足碳酸盐中碳、氧同位素分析的制样要求。     

亚东—谷露断裂带中北段地热流体碳硫硼同位素特征

亚东—谷露断裂带中北段地热系统深循环过程十分复杂,对该区域地热资源的评估具有较大影响。加深对地热水起源、演化和循环过程的研究,对地热资源的勘探和开发具有较大的意义。地热流体中碳硫硼稳定同位素特征分析是研究地热水来源、地热水循环深度和地热水作用过程的方法之一。对亚东—谷露断裂带中北段地热水进行了系统性采样,测量了碳硫硼同位素。进行了碳硫硼同位素分析,结果显示：稳定同位素特征源于地热流体对围岩和地层的淋滤作用和水-岩相互作用。该地热系统中碳的主要来源为碳酸盐的溶解,与区域上分布的碳酸盐地层有关。谷露和续迈地热田δ³⁴S具有较大的分散性,显示出硫来源的非单一性,δ³⁴S均在大气碳酸盐和蒸发碳酸盐范围内,δ³⁴S同位素的来源为大气降水和热储层中的硫酸盐矿物。谷露地热田具有较低的δ¹¹B值和较低的Cl/B比值,较高的硼含量,且硼含量和硼同位素值相对集中,表明硼主要源于地热流体对围岩的淋滤作用。大气降水和冰雪融水中硼含量极少,主要起到对地热水中硼含量的稀释作用,不改变地热水中的δ¹¹B值。...     

鄂尔多斯盆地北部大营铀矿床砂岩元素地球化学特征及指示意义

在大营铀矿床内进行系统取样,根据各地球化学分带砂岩的主量、微量、稀土元素和全岩C-O同位素分析结果,对各类砂岩的地球化学组成进行分析,厘定与铀伴生的元素的种类及其与铀含量的关系,建立含矿砂岩特有的地球化学标志,并查明砂岩中碳酸盐胶结物的成因类型。分析结果显示:含矿砂岩中CaO、有机C和全岩S的含量较古氧化砂岩和还原带砂岩高,Fe在还原带砂岩中含量最高,与黄铁矿关系密切;各地球化学分带砂岩的稀土元素表现为轻稀土富集,重稀土相对亏损,稀土元素配分曲线呈"右倾"型,未出现Eu的异常;微量元素Li、 Ba在含矿砂岩中含量较古氧化砂岩和还原带砂岩低,W、 Mo、 V、 Ce、 La在含矿砂岩中强烈富集,且Mo、 V、 Ce、 La与U具有明显的正相关关系;C-O同位素分析结果表明碳酸盐胶结物中的碳为大气降水中的碳和有机碳的混合产物,碳酸盐胶结物的形成与有机质的脱羧作用关系密切。通过研究对含矿砂岩的地球化学特征有更进一步的认识,同时为其他伴生元素矿产的勘查提供线索。     

稳定碳同位素技术在土壤根际激发效应研究中的应用

根际激发效应促进了碳氮元素在生态系统植物-土壤-微生物间的流转,维持着生态系统各组分间的养分平衡,并在土壤有机碳动态和稳定性方面起着重要的作用。稳定碳同位素作为一种天然的示踪剂,随着同位素分析技术的发展和完善,在土壤碳循环研究中得到广泛应用。采用稳定同位素示踪技术,能够有效量化植物对土壤有机质分解激发效应的方向和强度,揭示土壤根际激发效应的发生机制。本文对稳定同位素技术在根际激发效应的强度、影响因素和发生机制方面的应用进行阐述,并对稳定同位素技术在根际激发效应中的研究应用进行了展望。     

稳定碳同位素技术在土壤根际激发效应研究中的应用

根际激发效应促进了碳氮元素在生态系统植物-土壤-微生物间的流转,维持着生态系统各组分间的养分平衡,并在土壤有机碳动态和稳定性方面起着重要的作用。稳定碳同位素作为一种天然的示踪剂,随着同位素分析技术的发展和完善,在土壤碳循环研究中得到广泛应用。采用稳定同位素示踪技术,能够有效量化植物对土壤有机质分解激发效应的方向和强度,揭示土壤根际激发效应的发生机制。本文对稳定同位素技术在根际激发效应的强度、影响因素和发生机制方面的应用进行阐述,并对稳定同位素技术在根际激发效应中的研究应用进行了展望。     

GasBench Ⅱ-IRMS测定微量碳酸盐中碳氧同位素比值方法研究

采用Delta V Advantage 质谱仪与GasBench Ⅱ在线制样装置,分别用12 mL和3.7 mL的样品瓶,对不同质量（5~50 μg）的碳酸盐标准样品（IAEA-CO-1）进行碳氧同位素组成测定。测试结果表明,当取样量小于40 μg,且用12 mL样品瓶进行酸化测试时,δ¹³C和δ¹⁸O测量结果的内部标准偏差一半以上大于0.1‰,不能满足测试要求。当改用3.7 mL样品瓶,样品取样量在15～50 μg时,δ¹³C的内部标准偏差为0.01‰~0.07‰,δ¹⁸O的内部标准偏差为0.01‰~0.08‰,满足测试要求。所以,当样品量较少时,GasBench Ⅱ在线制样装置可以通过改用3.7 mL样品瓶,实现对低至15 μg微量碳酸盐样品的碳氧同位素精确测量。同时,碳酸盐样品的质量与峰面积具有很好的线性关系（R²＞0.993 2）,表明该方法也可用于样品中碳酸盐含量的测定。     

太古代碳库及其与金矿床流体源的关系

一般认为在蚀变火山岩中的海水源碳是太古代绿岩带内唯一主要变质前碳酸盐碳库中的碳。这样,来自太古代金矿床的碳酸盐所具的稳定同位素比呈大的负值(平均δ~(13)C=-3‰),这就不可能从这样的碳(一般推测δ~(13)C 近于0‰)获得,因而这种碳被解释成由某种局部的长英质岩浆源衍生出来的。可是,Barley 和 Groves 在西澳大利亚的 Norseman-Wiluna 绿岩带中识别出金矿化和区域变质前的两种碳酸盐蚀变类型,即海底蚀变和受断裂控制的区域蚀变,它们具有完全不同的碳同位素成分。后者(平均δ~(13)C=-4.8‰)意味着是绿岩带演化期间来自地幔的一种主要的岩浆源碳(CO_2)流。因此它本身带有根本的重要性。无论如何,我们在此说明为什么只存在两种碳酸盐碳库,以及在某一地区的各个金矿床之间碳酸盐的碳同位素比值变化,从而否认通常主张的岩浆流模式的某些基本推测。     

伊比利亚半岛碳质变沉积物中以角砾岩为主岩的铀矿床的成因:西班牙萨拉曼卡省Fé矿床的U-Pb地质年代和稳定同位素研究

伊比利亚半岛上铀矿化的主要矿床产在上元古界一下寒武统片岩-杂砂岩杂岩系的变沉积物中的断裂带和角砾岩带内。此杂岩系与花岗岩侵入体一道组成了伊比利亚高原华力西基底。这些矿床中最重要的矿床是Saelices矿床群中的Fe矿山(位于西班牙萨拉曼卡省Ciudad Rodrigo西北约10km处)。该矿床于1957年发现,1974年投产,其年产200tU_3O_8。现在的Fe矿山储量超过16 000t。 本文以U-Pb同进素地质年代,碳酸盐和硫化物的稳定同位素分析及以绿泥石分析为基础的地热数据等资料,探讨了Fe矿床的成因。     

植物菘蓝稳定碳同位素组成与生态因子的关系

采用气体同位素质谱法,对植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素组成进行了测定。在此基础上,通过相关回归分析考察了植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素与种植地的地理位置因子和气象因子的相关性。结果表明,菘蓝根中稳定碳同位素组成与纬度、经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温、日最低地温和日照时数不具有相关性,与海拔、平均气温、最高气温、最低气温有低度相关性;菘蓝叶中稳定碳同位素组成与经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日最高地温不具有相关性,与海拔和日照时数具有低度相关性,与纬度、平均气温、最高气温、最低气温、日平均地温、日最低地温具有中度相关性;种植地土壤与海拔、平均气温、最高气温、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温不具有相关性,与纬度、经度、最低气温、日最低地温和日照时数具有低度相关性。本研究成果为植物中碳同位素分馏作用的研究和稳定碳同位素作为植物菘蓝产地溯源的指标提供了理论依据。     

植物碳同位素组成的环境影响因素及在水分利用效率中的应用

碳同位素值（δ13C）综合反映了植物光合作用过程中气孔的传导和CO2的固定,可以作为植物在环境中生理机能变化的指标,应用于研究植物生理与生态环境之间的关系。本文主要讨论植物碳同位素组成在不同环境中的变化,并对影响程度和机理进行了探讨。降水、温度、光照、土壤盐度、大气CO2浓度等不同程度影响植物的气孔传导和CO2的固定,植物的δ13C值相应产生不同的变化。降水因素对δ13C值影响最明显,温度对δ13C值产生的影响较复杂。一般情况下,大气中CO2都是通过影响植物叶片的内外压力,造成植物碳同位素值的差异。由于δ13C值不仅可以反映植物在光合作用过程中水分的利用,而且,δ13C值与水分利用效率具有正相关性,因此,碳同位素技术应用于植物生态研究中。     

不同生境红树林青蟹的稳定同位素组成及其产地溯源意义

采用同位素比率质谱仪测定了野生和人工养殖的红树林青蟹(scylla paramamosain)的碳、氮稳定同位素组成,探讨了利用稳定同位素技术辨识野生和人工养殖青蟹的可行性。结果显示,红树林青蟹的碳、氮同位素组成主要受组织的有机物组成、代谢特征以及生境的食物组成控制,但与个体(或年龄)大小无关。排除一些特例后,人工养殖的红树林青蟹的碳、氮同位素组成明显不同于野生青蟹,利用稳定同位素技术可为区分红树林青蟹的不同产地提供科学参数。     

三一○矿床沉积岩中铀的分布和富集

三一○矿床赋存在震旦-寒武系地层中。这套地层主要由粒度细小,甚至是隐晶的碳(碳酸盐)、硅、泥质的岩石所组成。研究铀在这类岩石中的分布和富集是有一定困难的,因而虽有一些文章涉及该问题,但一般性的论述(诸如铀与粘土矿物、有机质、黄铁矿有关等等)较多。本文是在应用诱发裂变碎片径迹等方法研究该矿床的岩石、矿石的基础上,试图较深入     

用碳稳定同位素估算大气细颗粒物中多环芳烃的来源

建立了用碳稳定同位素比估算大气颗粒物中多环芳烃（PAHs）的方法,该方法包括二氯甲烷提取、薄层色谱纯化和气相色谱-燃烧系统-同位素质谱测定碳稳定同位素组成(δ¹³C);并用该方法对上海市大气颗粒物PM_2.5中PAHs的来源进行估算。结果表明:采样点PM_2.5中PAHs的δ¹³C值随着分子量的增加而减小;与潜在污染源中相应值相比,更接近于燃煤和生物质燃烧的相应值,表明采样点处PM_2.5中的PAHs受燃煤和生物质燃烧的影响大于机动车尾气。PAHs来自燃煤、机动车尾气和生物质的贡献分别为3%-21%、29%-33%和46%-67%。这一结果与采样点的特殊环境一致,表明碳稳定同位素比能够定量估算大气细颗粒物中PAHs的来源。     

237Np在黄土和石英砂中迁移的影响因素

通过静态实验和动态实验,研究了放射性溶液活度、液-固比、pH值、碳酸盐、离子强度和黄土粒度等对超铀核素^237Np在黄土中的吸附分配系数的影响,以及有机质HA对^237Np在石英砂柱中迁移的影响。     

质谱法测量碳同位素丰度在气体扩散法分离乙醇中的应用

乙醇是扩散分离碳同位素的一种可行的介质,为得到气体扩散法分离乙醇的分离系数,开展元素分析-同位素比质谱法(EA-IRMS)测量乙醇中碳同位素丰度在气体扩散分离实验中的应用研究。通过文献调研,本研究优化了乙醇样品的制备流程,发展了EA-IRMS用于乙醇碳同位素丰度测定的方法,进行了稳定性测试,实现了对乙醇样品碳同位素丰度的测量。基于气体扩散法的分离实验,获取多次分离实验中精料乙醇和贫料乙醇的碳同位素丰度,经公式推导可计算得到乙醇扩散分离碳同位素的基本全分离系数。本研究为未来开展以乙醇为介质扩散分离碳同位素实验提供了分析基础。     

质谱法测量碳同位素丰度在气体扩散法分离乙醇中的应用

乙醇是扩散分离碳同位素的一种可行的介质,为得到气体扩散法分离乙醇的分离系数,开展元素分析-同位素比质谱法(EA-IRMS)测量乙醇中碳同位素丰度在气体扩散分离实验中的应用研究。通过文献调研,本研究优化了乙醇样品的制备流程,发展了EA-IRMS用于乙醇碳同位素丰度测定的方法,进行了稳定性测试,实现了对乙醇样品碳同位素丰度的测量。基于气体扩散法的分离实验,获取多次分离实验中精料乙醇和贫料乙醇的碳同位素丰度,经公式推导可计算得到乙醇扩散分离碳同位素的基本全分离系数。本研究为未来开展以乙醇为介质扩散分离碳同位素实验提供了分析基础。     

北极黄河站邻近湖泊沉积物有机碳同位素记录及其气候信息

2007年7月和8月,在北极黄河站站区的2个湖泊采集沉积柱两支（1号柱样：78°56.489′N,11°49.194′E;2号柱样：78°56.554′N, 11°51.576′E）,采用²¹⁰Pb定年法测定了2个沉积物柱样的沉积速率,同时对两个柱样中有机碳同位素δ¹³C垂直分布进行了分析。结果表明：1) 沉积物柱样的沉积速率分别为1.05 mm/a和0.91 mm/a;2）两个柱样的δ¹³C随深度的变化趋势基本一致,随时间的延长呈现出“降低-增加-降低-增加-降低”的趋势;3）北极黄河站的气温在近300年间呈现出“降低-升高-降低-升高-降低”的交替过程。     

地下水样品中硼同位素组成的测定

对地下水样品进行硼分离及其同位素组成及TIMS测试。针对地下水硼含量低、有机质含量高的特点,将样品采用C18固相萃取柱去除有机质,建立阴离子交换树脂法分离硼,并与混合离子交换树脂法分离结果进行对比。结果表明:两种分离流程回收率均在95%以上。样品经前处理后能满足同位素热电离质谱的测试要求,几乎不产生明显的同位素分馏,阴离子交换树脂法测量精度小于0.06%,且能够在分离的同时实现富集,更适用于地下水样品。